智能建筑為業主和住戶提供了豐富的福利。通過使用傳感器收集環境和占用數據，可以優化加熱和空調系統，以保持乘客舒適而不浪費能源。照明系統可以響應占用水平和時間條件，以使室內照明節能。外部照明系統，智能控制，提高安全性。智能建筑應急系統可以為緊急救援人員確定最快和最安全的出口或出入路徑。

如果電源不需要與智能建筑的傳感和控制子系統共存，部署靈活性可以顯著提高。使用以太網供電（PoE）可以增加子系統部署選項，同時保留比無線實施更強大，更安全的“強化”通信功能。本文將介紹PoE系統的關鍵要素，并說明如何在示例設計中實現它們。

基礎知識

PoE是一種電力傳輸和數據通信標準，可以為智能連接建筑內的遠程傳感器，聚合器，無線網關，安全攝像頭和控制器提供方便的電源。電源安全交付，可以為新興的IEEE 802.3at標準提供高達12.95 W（IEEE 802.3af）和高達25.5 W的電源。

下面的圖1顯示了帶有供電設備的典型PoE系統（PSE）位于左側，受電設備（PD）位于右側。在此示例中，電源是以太網交換機，受電設備是辦公室電話。這兩個設備通過以太網雙絞線電纜連接，使用兩根數據線和兩根備用電源線連接48 V電源。電源由供電側的特殊PSE控制器和供電側的供電接口和DC/DC轉換器管理。

圖1：以太網供電系統架構（由凌力爾特提供）

PoE系統的主要優勢之一是便于需要以太網連接的嵌入式連接設備。不需要“拉動”額外的電線來為這些系統供電，13 W至25 W的可用功率足以滿足大多數智能建筑遠程設備的需求。 PoE系統的成本也較低，因為不需要額外的墻上適配器。這種方法的另一個好處是基于PoE的設備可以輕松地遠程開啟或關閉，這支持智能電源管理系統。請注意，由于PoE系統與主電源系統是分開的，因此當提供備用電源為智能建筑的PoE部分供電時，可以更容易地在斷電情況下使用它。這在緊急情況下尤其有用。

PoE應用程序從IP語音（VoIP）電話和無線接入點開始，但一直在穩步增長，包括安全攝像頭，用于安全進入的RFID閱讀器，照明控制，電能計量，環境傳感器和控制。在智能建筑內，PoE可用于多個無線設備的聚合點，這些設備用于管理室內照明，占用檢測，供暖和通風控制（HVAC）以及用于優化建筑物管理系統的各種外部環境傳感器。智能建筑也在使用大數據來幫助節約能源，提高入住安全性和舒適度。

實施PoE系統

如圖2所示，凌力爾特公司的LTC4266可以實現POE系統的PSE部分。事實上，LTC4266是一款四通道器件，可為多達四個獨立的PD子系統供電。這使得LTC4266非常適用于采用多個以太網連接的以太網集線器和集線器。 PSE設備的一個重要特性是能夠區分不支持POE的傳統以太網系統和那些支持POE的傳統以太網系統。如果提供PoE電壓，則可能會損壞不支持PoE的設備，因此使用簡單的檢測方案來識別支持PoE的設備。有效的PD在其輸入端提供25kΩ的共模電阻，因此很容易確定是否可以安全供電。

圖2 ：采用Linear Technology LTC4266作為PSE的POE系統。 （由Linear Technology提供）

LTC4266通過SMBus/I2C2線接口進行配置和控制。此接口可用于根據目標應用程序的需要配置LTC4266的許多功能。電流限制，過載限制，電流/電壓監控和中斷信號選擇的設置均可通過串行接口進行編程。通常，電源管理MCU與LTC4266結合使用，以創建智能電源管理系統，監控和控制本地電源傳輸，并通知更高級系統元件電源事件。

實現PD接口

系統的另一個關鍵要素是PD接口。 PoE系統的這一部分通過以太網電纜管理PSE源提供的電源。提供這一重要功能的示例器件是STMicroelectronics PM8800A PoE-PD接口。該器件集成了幾個與PoE相關的功能，以簡化PD子系統的設計。圖3顯示了使用PM8800A和完成設計所需的外部組件的典型PD實現。

圖3：使用ST PM8800A的PD子系統（由STMicroelectronics提供）

PM8800A是一款單片器件，嵌入符合IEEE 802.3af標準的PD接口和電流模式脈沖寬度調制器，可用于所有PoE供電設備。除了標準的IEEE 802.3af功能外，PM8800A還為新興的IEEE 802.3at標準提供了功能，專門針對標準PSE設備允許的12.95 W需要更高功率的設備或系統。增加欠壓鎖定，浪涌和連續電流限制，以及啟動期間的高壓調節和電源良好指示，使設計非常穩健。

完整的另一個例子-featured PoE PD接口設備是Texas Instruments TPS23752PWP以太網供電控制器。它實現了行業標準功能，但還包括特殊的睡眠模式功能。睡眠模式允許在夜間（或其他系統驅動的標準）通過關閉有源負載電路來節省功率，同時保持PD的足夠功能以響應本地上電請求。睡眠輸入驅動為低電平時啟動睡眠模式。此事件鎖存睡眠模式，并禁用轉換器。 TPS23752通過吸收足夠的電流來滿足IEEE 802.3at MPS要求，向PSE發出希望在睡眠期間保持供電的信號。

用于智能建筑環境監控的完整PoE系統

適用于智能建筑監控子系統的完整PoE系統需要大量的管理和控制，因此通常使用MCU來協助管理PoE交付。一些建筑物，特別是制造業建筑物，當需要高可靠性和可預測的網絡流量時，也可能希望使用工業以太網作為通信系統的一部分。支持工業以太網的MCU，例如Texas Instruments AM3352，通常可以充當這一重要角色。圖4顯示了在工業環境中使用智能監控和PoE的智能建筑的框圖。

圖4：智能建筑的框圖監控子系統

AM3352 MCU功能強大，足以實現各種智能算法，用于感應和控制照明，HVAC，標牌，占用，材料傳輸和過程控制的能源使用。圖形用戶界面使本地系統管理員可以輕松查看操作，工業以太網端口可提供快速數據移動以及遠程管理端口，以監控子系統活動。本地數據記錄器可以記錄關鍵事件以進行進一步分析。 LTC4266 PSE器件在MCU的控制下向選定的PD目標提供電源。 ST PM8800A在所有遠程傳感器和監視器子系統上提供PD功能。這些子系統分布在整個建筑和材料處理系統中，可以獨立于主電源系統供電，從而創建更加強大和容錯的實現。

總之，PoE為智能建筑提供了一種有效的方法無需傳統電源即可擴展傳感器，攝像機和應急系統的范圍。當與功能強大的MCU和工業以太網結合使用時，PoE傳輸系統將成為整個能源管理系統的一個組成部分，使智能建筑更加智能化。